Teknologi Virtualisasi (Virtualization)

Oleh : Istiqomah

Apa Itu Virtualisasi?

Virtualisasi adalah sebuah teknik yang saat ini banyak diterapkan untuk memenuhi kebutuhan TI yang semakin tinggi namun diikuti dengan tuntutan untuk mengefisiensikan biaya yang digunakan semaksimal mungkin.  Virtualisasi adalah teknologi yang telah diterapkan secara luas saat ini dengan dampak peningkatan operasional dan finansial yang positif. Virtualisasi adalah konsep dimana akses ke sebuah hardware seperti server diatur sehingga beberapa operating system (guest operation system) dapat berbagi sebuah hardware.  Tujuan dari virtualisasi adalah kinerja tingkat tinggi, ketersediaan, keandalan, ketangkasan, atau untuk membuat dasar keamanan dan manajemen yang terpadu.

Virtualisasi memampukan Anda membagi hardware sehingga dapat digunakan beberapa sistem operasi (guest operation system). Virtualisasi dapat membuat sebuah tempat penyimpanan tunggal yang besar menjadi beberapa bagian penyimpanan yang lebih kecil.

Ada beberapa jenis virtualisasi, yaitu :

1.    Para-virtualisasi, perangkat keras tidak disimulasikan tetapi perangkat lunak tamu (guest) berjalan dalam domainnya sendiri seolah-olah dalam sistem yang berbeda. Dalam hal ini perangkat lunak tamu (guest) perlu disesuaikan untuk dapat berjalan.

2.    Virtualisasi sebagian,  tidak semua aspek lingkungan disimulasikan, tidak semua perangkat lunak dapat langsung berjalan. Beberapa perlu disesuaikan untuk dapat berjalan dalam lingkungan virtual ini

3.    Virtualisasi penuh, hampir menyerupai mesin asli (host) dan mampu menjalankan perangkat lunak tanpa perlu adanya perubahan.

Hypervisor (disebut juga Virtual Machine Monitor) adalah platform atau aplikasi untuk menjalankan teknik virtualisasi, yang dapat menjalankan beberapa guest OS (mesin tamu) didalam host OS (mesin induk). Secara sederhanaa, proses virtualisasi dilakukan oleh firmware ini mulai dari berbagi resource yang dimiliki oleh mesin induk (host) hingga mengelola akses antara hardware dengan sistem operasi (guest) yang berjalan diatasnya.

Sebagai manajer VM, VMM (Virtual Machine Monitor) turut mengatur eksekusi yang berjalan di sistem operasi yang disimulasikannya. Abstraksi VMM disebut dengan virtual machine (VM). Perangkat keras yang disimulasikan dapat diatur sehingga mempunyai spesifikasi yang identik dengan perangkat keras dimana VMM diimplementasikan. VMM juga dapat mengenkapsulasi suatu aplikasi yang berjalan diatasnya sehingga memudahkan manajemen dan kontrol terhadap sistem komputer.

 Hypervisor sebagai kode komputer terhubung ke perangkat keras itu. Hal ini memembuat Anda dapat memisahkan satu sistem menjadi lingkungan yang terpisah, berbeda, dan aman yang disebut sebagai mesin virtual/virtual machine (VM). VM ini bergantung pada kemampuan hypervisor untuk memisahkan sumber daya mesin dari perangkat keras dan mendistribusikannya dengan tepat. Virtualisasi membantu Anda memanfaatkan nilai dari investasi perangkat Anda.

Perangkat keras fisik, yang dilengkapi dengan hypervisor, disebut host, sedangkan banyak VM yang menggunakan sumber dayanya adalah tamu. Para tamu ini memperlakukan sumber daya komputasi, seperti mainframe, memori, dan penyimpanan. Sumber daya tersebut sebagai kumpulan sumber daya yang dapat dipindahkan. Operator akan mengelola virtual mainframe, memori, penyimpanan, dan sumber daya yang berbeda. Oleh karenanya tamu yang menerima sumber daya akan menyukai mereka setelah mereka membutuhkannya.

Ada 2 jenis tipe dari hypervisor, yaitu :

Hypervisor tipe 1, disebut juga sebagai Baremetal atau Native Hypervisor. Hypervisor yang berjalan pada perangkat keras. Tipe ini diinstall seperti aplikasi yang bundling dengan OS menjadi satu dalam sebuah CPU, sehingga tidak memerlukan installasi untuk menggunakannya. Contoh hypervisor tipe 1 adalah VMware ESX/ESXi dan Microsoft Hyper V.

Hypervisor tipe 2, disebut juga sebagai Hosted Hypervisor. Hypervisor ini berperan sebagai software yang akan menjalankan dan mengelola virtual machine. Akses sumber daya hardware-nya harus melewati sebuah sistem operasi terlebih dahulu. Sehingga untuk menggunakan hypervisor ini diharuskan untuk menginstall OS induk. Contoh hypervisor tipe 2 adalah VMware Workstation, VirtualBox, dan Virtual PC.

CPU Physical vs CPU Virtual

Gambar diatas menunjukkan perbedaan arsitektur fisik dan arsitektur virtual. Virtualisasi CPU ini menekankan pada performance dan berjalan langsung diatas CPU mesin induk (host). Yang harus diperhatikan disini adalah meskipun beberapa platform teknologi menjamin sebuah overcommitment (kemampuan platform tersebut dalam menjalankan resource secara bersamaan dalam satu waktu) ini bukan berarti tanpa batas. Dan ada yang harus diingat bahwa virtualisasi CPU hampir disemua platform bukanlah sebuah emulator. Dengan kata lain apabila banyak mesin virtual berjalan diatas sebuah hypervisor, hal ini sangat memungkinkan terjadinya resource contention.

Resource contention adalah suatu kondisi dimana tiap-tiap mesin virtual berebut resource dari mesin induk (host). Hal ini memungkinkan terjadinya degradasi performance resource secara keseluruhan terutama mesin-mesin virtual yang ada didalam mesin induk (host) tersebut.

Memory Physical vs Memory Virtual

Berdasarkan gambar diatas pada environtment non-virtual, operating sistem benar-benar menguasai seluruh resource memory yang dimiliki oleh mesin induk (host). Singkatnya dalam environtment non-virtual apabila host memiliki memory 4 GB maka OS induk yang diinstall di mesin induk (host) tersebut pun menguasai 4 GB resource memory.

Berbeda dengan apabila sistem yang dimiliki bekerja pada virtual environment, apabila resource memory yang dimiliki mesin induk (host) 4 GB belum tentu mesin-mesin virtualnya memiliki resource memory yang sama dengan mesin induk (host), bisa jadi mesin virtual hanya memiliki 1 GB, 2 GB, atau 3 GB tidak lebih dari resource memory mesin induk (host) yaitu 4 GB. Bagaimana mesin-mesin virtual tersebut bekerja ? Pada environment virtual, layer virtualisasi akan menciptakan space address memory yang berkedekatan ketika mesin virtual dibuat. Cara kerja seperti inilah yang memungkinkan hypervisor menjalankan dan melakukan penjadwalan pada mesin virtual secara simultan sekaligus melindungi  memory masing-masing mesin virtual agar tidak diakses oleh  yang lainnya.

Network Physical vs Network Virtual

Virtual Ethernet Adapter dan Virtual Switches adalah kunci bagaimana mesin-mesin virtual didalam sebuah mesin induk (host) dapat berhubungan dengan internet ataupun public infrastuktur. Mesin virtual didalam mesin induk (host) dapat dikonfigurasi agar mempunyai lebih dari satu virtual ethernet.

Virtual switches didalam virtual environment bertugas untuk membuat mesin virtual yang ada didalam mesin induk (host) tersebut saling berkomunikasi dengan protocol yang sama. Didalam platform mesin virtual bahkan pada virtual switches, sudah support standard VLAN protocol yang bisa diintegrasikan dengan beberapa perangkat seperti Cisco, Juniper, dsb. Virtual switches pada VMware Workstation mampu melakukan segmentasi VLAN.

Cara Kerja Virtualisasi

Hypervisors, sebagai perangkat lunak, membagi sumber daya fisik dari lingkungan virtual untuk hal-hal yang dibutuhkan sumber daya ini. Cara sebagian besar perusahaan melakukan virtualisasi dengan hypervisor yang digunakan pada sistem operasi (seperti laptop) atau dipasang langsung pada perangkat keras (sebagai server). Agar lingkungan virtual dapat digunakan, Hypervisor mengambil sumber daya fisik mereka dan membaginya.

Sumber daya dipartisi sesuai kebutuhan dari lingkungan fisik ke banyak lingkungan virtual. Pengguna berinteraksi dan menjalankan perhitungan dalam lingkungan virtual, biasanya disebut mesin tamu atau mesin virtual. Fungsi mesin virtual sebagai file data tunggal. Dan seperti file digital lainnya, itu dapat dipindahkan dari satu komputer ke komputer lain. Bila dibuka di salah satu komputer, file itu diharapkan berfungsi sama.

Ketika lingkungan virtual sedang berjalan dan pengguna atau program mengeluarkan instruksi yang membutuhkan sumber daya tambahan dari lingkungan fisik, hypervisor menyampaikan permintaan ke sistem fisik dan menyimpan perubahan-perubahan. Semuanya itu terjadi pada kecepatan mendekati kecepatan asli terutama jika permintaan dikirim melalui hypervisor open source berdasarkan KVM, Mesin Virtual berbasis Kernel.

Tujuan Virtualisasi

Perusahaan memiliki tujuan dalam virtualisasi yaitu kinerja tingkat tinggi, ketersediaan, keandalan, ketangkasan, ataupun untuk membuat dasar keamanan dan pengelolaan yang terpadu. Selain hal tersebut, ada banyak tujuan yang lain yang ingin dicapai dari suatu perusahaan antara lain:

-       Akses aplikasi melalui jaringan dari semua alat yang terhubung dengan jaringan, bahkan untuk aplikasi yang tidak dirancang untuk bekerja di alat tersebut.

-       Meningkatkan keamanan dan kemudahan pengelolaan lingkungan dengan cara isolasi beban perkerjaan atau aplikasi yang satu dengan yang lainnya.

-       Membuat aplikasi tetap berfungsi meskipun dirancang untuk sistem operasi dengan tipe yang berbeda dengan mengisolasi aplikasi dari sistem operasi.

-       Membuat sebuah aplikasi bekerja di sistem operasi asing dengan mengisolasi aplikasi dari sistem operasi.

-       Memberikan akses untuk mengoperasikan aplikasi dari mesin-mesin berbeda secara bersamaan sehingga jumlah orang yang dapat didukung oleh aplikasi bertambah.

-       Mengurangi waktu yang diperkukan untuk menjalankan aplikasi, dengan memisahkan data atau aplikasi itu sendiri dan menyebar pekerjaan di beberapa sistem

-       Mengoptimalkan utilisasi dengan sistem tunggal

-       Meningkatkan keandalan atau ketersediaan dari aplikasi atau beban kerja dengan pengulangan

Virtualisasi telah berkembang pesat dari teknologi khusus ke teknologi inti di infrastruktur TI. Perusahaan solusi TI menawarkan banyak jenis pilihan dan tujuan virtualisasi. Masing-masing dirancang untuk memberikan solusi untuk masalah bisnis yang berbeda.

Peralatan Komputer yang Dapat Divirtualisasikan

1.    Virtualisasi Server

Sumber : https://alatashusein.files.wordpress.com/2012/07/server-consolidation.jpg

Adalah penggunaan teknologi virtualisasi dengan tujuan untuk memecah resource fisik server kedalam beberapa  Virtual server yang nantinya akan diinstall berbagai macam sistem operasi sesuai kebutuhan atau bisa juga virtual server ini dijual /disewakan oleh pihak hosting .

Kita sering mendengarnya dengan istilah VPS(Virtual Private Server) hosting.Virtualisasi server memungkinkan beberapa sistem operasi berjalan pada sebuah server fisik. Manfaat dari virtualisasi server antara lain efisiensi IT, mengurangi biaya operasional, meningkatkan pembagian workload, meningkatkan performa aplikasi, meningkatkan ketersediaan server, dan menghilangkan kompleksitas server.

Dari perspektif akses dan pengelolaan, sebuah server fisik bisa menjadi beberapa server. Hal ini disebut dengan server virtual atau virtual machine (VM).

2.    Virtualisasi Desktop

Hampir sama dengan virtualisasi server, virtualisasi desktop dapat bermakna ganda. Pertama, pengguna dapat menjalankan beberapa sistem operasi desktop (Apple Mac OS dan Microsoft Windows OS) di dalam komputer yang sama. Kedua, virtualisasi membuat data dan layanan yang dimiliki oleh pengguna diletakkan di komputer bersama dengan data dan layanan yang digunakan orang lain.

Memanajemen desktop sebagai layanan memungkinkan organisasi merespon lebih cepat terhadap perubahan lingkungan kerja dan kebutuhan darurat. Virtualisasi desktop dapat dilakukan dengan cepat di cabang, karyawan outsourced & offshore, dan karyawan yang menggunakan iPad dan tablet Android.

3.    Virtualisasi Storage

Satu tempat penyimpanan fisik dapat menjadi beberapa driver virtual. Artinya, dengan menggunakan windows yang terpisah di console manajemen yang umum, administrator IT dapat memperlakukan drive virtual seperti drive fisik.

Virtualisasi storage pada VMware vSphere merupakan gabungan dari fitur vSphere dan API yang menyediakan abstraksi yang berasal dari storage yang bersifat fisik.  Dari abstraksi kemudian akan dikelola dan dioptimasi untuk deployment virtualisasi.

Teknologi virtualisasi storage memudahkan kita mengelola storate dengan lebih baik. Dengan virtualisasi storage ini kita padat

-  Menggunakan storage secara maksimal dan juga fleksibel.

-  Menyederhanakan patching pada sistem operasi

-  Meningkatkan uptime dari aplikasi kita

-  Menyederhanakan operasional hari demi hari

Storage Fisik
Dalam lingkungan server fisik, server memiliki storage secara langsung. Di sini server menggunakan seluruh storage yang ada tersebut. Ataupun jika kita mau menggunakan sharing kita dapat mengunakan NAS.

Datastore dan Virtual Machine
Sebuah virtual machine akan disimpan dalam file-file pada foldernya sendiri dalam sebuah datastore. Datastore juga dapat menyimpan image ISO, template VM dan juga image dari floppy. Backend dari datastore dapat berupa VMFS (Virtual Machine File System) atau NFS (Network File System). Sebuah datastore VMFS dapat diimplementasikan pada lokal SCSI atau networked storage device, sedangkan datastore NFS dapat diimplementasikan pada NAS (Network Attached Storage).

VMware Virtual Machine File System
VMware vSphere VMFS mengijinkan banyak server vSphere mengakses shared virtial machine storage secara bersama-sama.

4.    Virtualisasi Application

Saat memvirtualisasi, aplikasi yang ditulis untuk sebuah lingkungan sistem operasi dapat dijalankan di lingkungan operasi yang lain untuk meningkatkan kecocokan aplikasi dan kemudahan pengelolaan. Operasi akan diarahkan ke sistem operasi yang sesuai.

Ada beberapa pilihan/metode akses user  ke virtual aplikasi antara lain :
-User mengakses  virtual aplikasi yang telah diintegrasikan dengan webserver melelui web browser atau cloud interface (streaming)
-User mengkopi aplikasi yang sudah dibundle dengan runtime environment (yang menjadikan aplikasi ini portable tanpa perlu install) dan mengekseskusinya langsung di mesin yang dia miliki/pakai tanpa install dan setting apapun
Ada beberapa produk yang digunakan untuk membuat Virtualisasi aplikasi antara lain : Microsoft App-V, VMware Thinapp,Symantec Workspace Virtualization,Spoon,Cameyo

5.    Virtualisasi Network

Virtualisasi jaringan memproduksi ulang jaringan fisik dan memungkinkan aplikasi berjalan pada jaringan virtual seperti berjalan di jaringan fisik. Virtualisasi jaringan merepresentasikan layanan dan device jaringan seperti logical port, switch, router, firewall, load balancer, VPN, dan sebagainya dalam workload yang terkoneksi.

Untuk membuat router virtual dalam jaringan, beberapa alamat IP dapat didukung oleh sebuah router fisik. Untuk membuat switch virtual pada Ethernet fisik pun sama agar dapat mendukung beberapa alamat MAC (media access control). Sebuah hardware fisik dapat dipartisi menjadi beberapa router atau switch virtual untuk menghemat biaya.

Komponen Jaringan Virtual

Beberapa perangkat dan software yang digunakan untuk virtualisasi jaringan antara lain :

-       Perangkat jaringan, seperti switch, network adapter atu NIC.

-       Elemen jaringan, seperti firewall dan load balancer.

-       Aplikasi, seperti Virtual LAn (VLAN) dan kontainer seperti VM dan Docker.

-       Penyimpanan, seperti Network Attached Storage (NAS), SAN, dan sebagaiya.

-       Media jaringan, seperti ethernet, kabel serat optik.

-       Mesin ke mesin, seperti perangkat telekomunikasi.

Pemanfaatan teknologi virtualisasi

Praktikum Jaringan Komputer memerlukan sejumlah komputer yang berfungsi sebagai client dan server. Diperlukan juga sejumlah router dan switch yang bersifat dedicated. Namun router dan switch dapat digantikan dengan komputer yang dikonfigurasikan secara khusus. Hal ini berarti untuk praktikum jaringan komputer diperlukan komputer dengan jumlah yang banyak.

Kebutuhan akan jumlah komputer ini, kadang menjadikan kendala untuk melaksakan praktikum jaringan komputer.Virtualisasi memungkinkan untuk menjalankan beberapa mesin virtual pada sebuah komputer. Hal ini berarti dengan satu buah komputer dimungkinkan untuk mengadakan beberapa komputer virtual guna kebutuhan praktikum.

Mesin Virtualisasi (virtualization engine) dirancang untuk memenuhi kebutuhan banyak sistem operasi (operating system) dalam satu mesin fisik. Dengan bantuan mesin virtualisasi, sebuah PC Server dapat digunakan untuk berbagai macam kebutuhan yang membutuhkan beda sistem operasi. Dengan demikian, PC server masa kini yang memiliki kapasitas besar, dapat dipecah-pecah untuk banyak penggunaan.

Perbandingan model non-virtualisasi vs virtualisasi

Keuntungan Menggunakan teknologi Virtualisasi

Semakin berkembangnya tuntutan dunia dalam industri komputer untuk memenuhi kebutuhan manusia dan semakin komplex infrastruktur untuk membangun nya maka teknologi virtualisasi dibuat untuk menyederhanakan kerumitan yang ada. dengan menggunakan virtual environment,konfigurasi server dan infrastruktur jaringan lebih gampang dimanage dan dimonitor. berikut adalah beberapa keuntungan/benefit menggunakan teknologi virtualisasi dalam dunia komputer modern saat ini .

Optimalisasi Server
jika kita mempunyai server fisik dengan kapasitas besar, sedangkan aplikasi server yang akan kita bangun memerlukan resource yang kecil alangkan baiknya server yang akan kita bangun dimasukan kedalam virtual environment dan mengatur resource VE sesuai dengan kebutuhan aplikasi server yang akan kita bangun, Dengan demikian sisa resource bisa kita manfaatkan untuk membangun server lain diwaktu yang akan datang tanpa harus membeli perangkat baru.

Snapshot
Virtual environment mendukung snapshot yang memungkinkan kita untuk mengembalikan virtual environment(VE) ke kondisi saat snapshot diambil jika terjadi kesalahan konfigurasi/Error . Snapshot akan menyimpan kondisi dari VE dan kita bisa merestore kapanpun kita mau.

Migrasi Mudah
Hypervisor sekarang telah mendukung live migration, dimana kita bisa memindah VE (Server) yang sedang berjalan ke server fisik yang lain tanpa mengalami server down.

Instan Fail Over
Mayoritas Hypervisor telah mendukung clustering sehingga fail over bisa dilakukan secara instan dan otomatis

Flexible
Dengan menggunakan teknologi virtual pengelolaan server akan menjadi lebih mudah ketika kita ingin memindah, merubah resource bahkan ketika kita ingin memindahkan server dalam keadaan hidup tanpa mengalami down (Live Migration). Proses penginstallan dan recovery juga tidak memakan waktu yang lama jika terjadi kerusakan /error pada Hypervisor

Hemat Listrik dan Hardware
Akan sangat berbeda jika kita tidak menggunakan virtualisasi dimana kita menghidupkan banyak server yang masing-masing menggunakan daya sendiri , dengan virtualisasi cukup 1 server besar dan penggunaan resource bisa disesuaikan dengan kebutuhan. Jika Resource kurang tidak perlu beli server baru cukup Upgrade part yang perlu diupgrade saja (misal RAM,CPU,Storage)

Memperpanjang masa hidup aplikasi jadul
Ketika aplikasi jadul sudah tidak bisa berjalan di modern OS saat ini (Misalnya aplikasi DOS) dengan teknologi virtual kita bisa menjalankan aplikasi jadul tersebut diplatform manapun dengan menggunakan virtualisasi desktop atau virtualisasi aplikasi.

Backup dan Recovery Mudah
Hypervisor menyediakan auto backup untuk setiap container /VE sehingga jika terjadi kerusakan kita bisa merestore backup tersebut ke virtual server yang telah disediakan tanpa harus memakan waktu yang lama, Berbeda sekali jika kita menginstall server pada server fisik yang akan memakan waktu lama untuk mengkonfigurasi ulang jika terjadi kerusakan

Lebih aman
Jika terjadi kasus server di hack dan data penting dalam server di hapus /dirusak  maka dengan mudah kita untuk mengembalikan nya dengan fasilitas backup-restore. walau hacker telah masuk kedalam sistem tetapi hacker tidak bisa menembus ke resource fisik dari server yang kita kelola maka dengan mudah kita untuk menghapus backdoor dan malware yang ditinggalkannya, ini akan berbeda jika tidak menggunakan virtualisasi ketika server dijebol hacker maka hacker 100% telah menguasai server fisik kita dan akan sangat repot untuk membersihkan nya.

Demikian artikel mengenai virtualisasi, semoga bermanfaat.

DAFTAR PUSTAKA

_. 2019. Mengenal Teknologi Virtualisasi. https://www.prime-dcs.com/id/terkini/artikel/mengenal-teknologi-virtualisasi/ . Diakses pada 29 Januari 2021 pukul 09.19 WIB.

Hernawan, Agung. 2013. Pemanfaatan Teknologi Virtualisasi Komputer Guna Mendukung Praktikum Jaringan Komputer. https://www.neliti.com/id/publications/175123/pemanfaatan-teknologi-virtualisasi-komputer-guna-mendukung-praktikum-jaringan-ko . Diakses pada 29 Januari 2021 pukul 09.23 WIB.

_. 2014. Konsep Dasar Viertualisasi. https://sis.binus.ac.id/2014/10/11/konsep-dasar-virtualisasi/. Diakses pada 29 Januari 2021 pukul 09.26 WIB.

_. 2020. 5 Mesin Virtualisasi Paling Populer untuk Kampus. https://blog.ecampuz.com/5-mesin-virtualisasi-terpopuler-untuk-kampus/. Diakses pada 29 Januari 2021 pukul 09.29 WIB.

Arianto. 2017.  Mengenal Teknologi Virtualisasi Pada Modern Komputer. https://www.tembolok.id/mengenal-teknologi-virtualisasi-pada-modern-komputer/. Diakses pada 29 Januari 2021 pukul 09.48 WIB.

_. 2016. Storage dalam Virtualisasi. https://www.proweb.co.id/articles/datacenter/vstorage.html. Diakses pada 29 Januari 2021 pukul 10.11 WIB.